C语言初识指针

标签：变量 pa 内存空间 C语言 地址 初识 内存 指针

概述：

本文章主要介绍C语言中指针最基础和核心的知识点。

内存：

在学习指针之前，让我们先了解内存空间、内存是如何编号、以及内存单元的大小。

内存空间：

内存空间的分配类似于日常生活中对空间的管理。我国国土面积960万平方公里，为加强对各个地区的管理，设立了省、市、区等行政单元。内存空间亦是如此。在计算机中，内存分布就像一个个小格子一样。每个小格子都有编号统称为内存编号。

内存编号：

我们日常购买的计算机通常是64位系统，在10年前，还有不少32位系统的计算机。32位系统的计算机有32根地址线，每根地址线都是物理线，通电时就有正电和负电两种状态。计算机会将表示正电、负电两种状态的电信号转换为表示1和0二进制序列的数字信号。每根地址线通电时都有正电、负电两种状态，都可以表示1或0。一共可以表示从00000000000000000000000000000000~11111111111111111111111111111111共2的32次方种二进制序列。每种二进制序列都可以作为内存编号，共有2^32个内存编号，内存编号称为内存地址。

内存单元大小：

空间是有大小的，内存每个空间的大小是多少呢？假设，内存每个空间的大小是1比特，以32位系统为例，可管理的内存空间是4,294,967,296个比特，也就是4,294,967,296 / 8 / 1024 / 1024 /1024 = 0.5G。其实在早期的32位系统中，2G是相当大的内存空间。如果内存每个空间的大小是1比特，那么不仅可管理的内存空间小，而且会将内存地址分的过细。例如：在C语言中，最小的变量类型是char类型，它占用空间的大小是一字节（8个bit）， 都需要8个内存空间。于是，经过决议，就将每个内存空间的大小定为1字节，这样可以更加高效的利用内存空间。

指针：

如何查看变量存储地址：

当我们定义一个变量a并初始化值为10，那么计算机就会存储变量a。于是我们可以通过VS2022查看变量存储地址。

两种获取变量存储地址的方法：

1. 通过调试—窗口—监视
2. 通过调试—窗口—内存

具体操作请看VCR： 

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通过调试获取变量a的内存地址

 

在视频中，我们使用&a获取变量a存储的地址。&是取地址符，用于读取存储变量空间的地址。变量a是int类型，占用空间4字节，每一个字节都有一个地址。&a获取的是变量a的第一个地址。

当然，我们也可以直接输出变量a的内存地址。%p专门用来打印地址。

示例代码：

int a = 10;
	//打印变量a的地址
	printf("%p", &a);

运行结果：

当我们读取到变量a的地址，我们就可以把它放到一个变量里。C语言提供了指针变量，用于保存变量的地址。

示例代码：

//运用指针变量存储变量a的地址并输出
    int a = 10;
	int* pa = &a;
	printf("%p\n", &pa);

运行结果：

代码分析：

&a：读取变量a的地址

pa:指针变量，存储变量a的地址，并指向变量a

*：表示pa是指针变量

int：表明指针指向对象的类型是整型

变量a和指针变量pa在空间中存储样式

解引用指针实现变量赋值

当然我们存放变量a的地址，肯定是为了做一些什么。就像我们记下同学的家庭地址，不仅仅只是为了记下地址，还可能为了未来需要他帮忙等。在这里，我们可以通过解引用指针变量pa的地址，来修改变量a的值。

示例代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	//通过解引用指针变量pa，改变变量a的值
	*pa = 30;
	printf("a = %d\n", a);
	return 0;
}

运行结果：

代码分析：

*间接访问操作符（解引用）

*pa = 30 ：通过指针变量pa存放的地址，找到变量a的地址并将整型值30赋予变量a，变量a得到值30

指针变量大小

任何变量存储在计算机中都需要空间，那么存储不同类型地址需要多大空间呢？我们可以通过sizeof（）操作符来输出不同类型地址占用空间大小。

示例代码：

//输出不同类型地址占用空间大小
#include <stdio.h>
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(char*));
	printf("%d\n", sizeof(int*));
	printf("%d\n", sizeof(float*));
	printf("%d\n", sizeof(double*));
	printf("%d\n", sizeof(long*));
	printf("%d\n", sizeof(short*));

	return 0;
}

运行结果：

X64操作平台（64位操作系统）

X86操作平台（32位操作系统）

由此可见，指针大小是相同的，指针是用来存放地址的。指针占用空间的大小，取决于地址存储所需要的大小，与变量类型无关。在不同的操作平台，指针的大小也不同。在32位操作系统中，指针的大小是四字节，在64位操作系统中，指针的大小是八字节。

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